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《光的折射定律》教学设计


高中物理:

《光的折射定律》

课 堂 教 学 设 计

高中物理《光的折射定律》课堂教学设计
【教学课题】 <光的折射定律>(第一课时) 【教材分析】 本节课是光的折射的第一节,计划两课时。这是第一课时,主要学习光的折射定律和折 射率。第二课时是练习巩固课。光的折射是波的反射和折射的在光波传播中的具体体现,研 究的是一种独特的光学现象,与全反射和色散联系的非常紧密。 光的折射定律是几何光学的 三大基本规律之一(另外两个规律是光的直线传播规律和光的反射定律),是研究几何光学 的重要法宝,是几何光学的核心知识之一,是本章的一个教学重点。那么这节课的重点应该是 折射定律的得出过程和折射定律的理解及其应用,而折射率的理解既是重点也是难点。 高中阶 段只研究在两种介质中,并且其中一种介质是空气的两界面间的折射情况及所遵循的规律。 在应用时,一定要注意作图.突出几何的特点。 【学生分析】 按新《课标》的要求,物理的知识、方法、能力、科学态度等有机地联系起来,达到共 同促进的作用,则物理教学的效果会更好,更有利于提高学生的素质。新《课标》中强调探 究式学习在物理教学中的作用,对于折射角与入射角的定量关系,教材中特意设计了探究实 验,以便学生在学习物理规律的同时,经历探究的过程,了解科学研究的方法。 学生在初中已经学过光的反射和折射,但没有深入学习过光的折射所遵循的定量关系。 学生已具备一定的实验操作技能,对物理学的研究方法已有一定的了解,在自主学习、合作 探究等方面的能力有了一定提高。本节可按照学生的认识规律,由浅入深进行教学,首先让学 生认识光的折射现象,然后探究光的折射规律,最后解释生活中的折射现象。其中探究光的折 射规律是本节教学的重点,组织学生做好实验,是本节教学的关键。对于折射率的理解和应用 c 是本节的难点, n ? 及 n>1 学生可能会出现的思维障碍与困惑。 v 【教学目标】 1、知识与技能: (1)知道光在两种介质界面会发生反射和折射; (2)掌握光 的折射及折射定律; (3)掌握介质的折射率的概念,了解介质的折射率与光速的关系。 2、过 程与方法:通过观察演示实验,培养学生的观察、概括能力,通过相关物理量变化规律 的学习,培养学生分析、推理能力。 3、情感、态度与价值观:渗透物理研究和学习的科学态度的教育。 【教学重点】 光的折射定律、折射率 【教学难点】 1.解释有关光的折射现象 2.折射率的理解和应用 【教学准备】 实验器材、ppt 课件 【教学流程设计】

复习光的反射定律 复习引入 复习光的折射定律 实验演示 入射角随折射角变化而发生变化

提出问题

折射角和入射角之间到底有什么定量关系

呢?
分析实验时需要测量哪些物理量?怎样测得?实验步骤的确定;数据表格的设计。 实验探究 组织学生实验;数据测量、记录、处理 实验结论 讨论引申 光的折射定律

提出问题

入射角与折射角正弦之比跟哪些因素有关
光的折射率

提出概念 折射率的理解、决定式 知识巩固

光的折射定律及折射率的应用

【教学过程】 一、复习引入新课 1、 光在同种均匀介质中沿 传播。 当光斜射向两种介质的界面时, 会发生什么现象? 2、光的反射定律 学生回忆光的反射现象和光的反射定律:反射光线与入射光线、法线处在同一平面内, 反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角。反射时光路可逆。 二、 光的折射 1、观察两个实验现象:(播放视频) (1)放在碗底的硬币移到刚看不到的位置,然后在碗中注入水后---(2)将铅笔插入装满水的玻璃杯中,看到-----思考:为什么会发生这些现象? 2、回忆光的折射现象: (1)什么是光的折射? (2)折射规律:折射光线、入射光线、法线在同一平面内; 折射光线和入射光线分居法线两侧。

3、播放光的折射演示实验,定性演示折射角和入射角的关系: ①入射角增大,折射角增大; ② 入射角减小,折射角减小。

4、折射角和入射角之间到底有什么定量关系呢?我们又怎样找到这些物理量呢? 实验探究: (1)学生看课本,明确探究的方法 (2)抽几个学生在老师指导下完成实验,同时用实物展示台显示在屏幕上: (3)记录数据、数据处理: 实验次数 1 2 3 4 5
入射角θ 折射角θ θ 1/θ
2 1 1 2

sin θ /sinθ 2

(4)在实验的基础上,师生共同讨论,总结出结论:

sin ?1 =常数(记做 n) sin ? 2

老师简单介绍人们对光的折射的认识过程: 这个问题,在很长的时间里一直使人们感到困惑。公元 140 年,希腊天文学家托勒密得 出实验结果后,只是从数据的表面简单寻找比例关系,因此只能得出:折射角与入射角成正 比(事实上,只在小角度情况下成立)。1611 年开普勒对折射现象和透镜的原理作了广泛 的研究,写成了《折光学》,正确地指出:只在小角度情况下,入射角与折射角成正比。同 时通过光的可逆性,从反面倒推得出结论,并通过实验发现了全反射现象。但是他未能得出 更一般的、内在的规律。最终在 1621 年,由荷兰数学家斯涅耳采用了与开普勒基本相同的 实验方法。找到了入射角和折射角之间的关系
sin?1 ?n sin? 2

由此我们可以看到:一个物理定

律的得出往往经历一个漫长、曲折的过程,需要坚韧的创新精神,做前人没有做过的事。在 前辈先哲的探索过程中一定有许多尝试、失败、再尝试。这就是发现过程,其中充满着创新 思维的火花。 5.光的折射定律: 折射光线与入射光线、法线处在同一平面内:折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;

入射角的正弦与折射角的正弦成正比, 即 n ?

sin ?1 。 sin ? 2

6.练习:(ppt) (1)人在岸上看水中的鱼,比实际物体位置偏上还是偏下?为什么? (2)假设地球表面不存在大气层,人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比 ( ) A.将提前 B.将延后 C.在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D.不变 三、折射率 1.向学生展示不同介质的折射率 介质 金 刚 二 氧 化 玻璃 水晶 岩盐 酒精 水 空气 石 碳 Sinθ 1/sinθ 2 2.42 1.63 1.5-1.8 1.55 1.55 1.36 1.33 1.00028 通过数据对比,请学生猜想入射角与折射角正弦之比跟哪些因素有关。 ——跟介质有关。 2.教师总结:光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为 一常数 n,但是对不同的介质来说,这个常数 n 是不同的。这个常数 n 跟介质有关,是一个 反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫做介质的折射率。 折射率:把光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫 做这种介质的绝对折射率,简称折射率。 即n ?
sin ?1 。 (注意:光从真空射入其他介质, ?1 为入射角、 ? 2 为折射角; n >1) sin ? 2

3.提出问题:为什么光进入不同的介质,折射率就不一样呢? 学生作答后老师总结——光在不同介质中的速度不同,这正是发生折射的原因。 c 介质的折射率 n 与光在其中传播速度有关, n ? 。(可用惠更斯原理证明) v 进一步说明 n >1,且 n 没有单位。 4.教师提醒学生注意以下几点: ① n 是比例常数,它是反映介质的光学性质的物理量。对于同一介质无论θ 1、θ 2 怎么变化,
sin ?1 是不变的。 sin ? 2

②对于不同介质

sin ?1 的值是不同的。 sin ? 2

3 ○真空本身的折射率 = 1,通常认为空气的折射率也为 1。 5.练习:(ppt) (3)光线以 30°的入射角从玻璃射向空气,它的反射光线与折射光线成 90 °夹角,则玻璃 的折射率为多少? (4)光在某种介质中的传播速度是 2.122×108m/s,当光线以 30°入射角由该介质射入空气 时,折射角为多少?

四、课堂小结 光的折射------光的折射定律:

三线共面 sinθ 1 / sinθ 2=常数

光 的 折 射
绝对折射率

1.反映介质对光的偏折作用,n 越大光线偏折越厉害 2.定义式 sinθ 1 / sinθ 2=n--光从真空中进入介质 (1/n= sinθ 1 / sinθ 2--光从介质进入真空) 3.决定式: n = c/v ( n>1)

五、布置作业:课后练习与评价 1-3 题

六、板书设计 第一节 光的折射定律 一、光的反射定律:三线同面;两线分居;两角相等。光路可逆 二、光的折射定律:三线同面;两线分居; 入射角的正弦与折射角的正弦成正比。 即
n? sin ?1 . sin ? 2

三、折射率:光从真空射入某种介质 入射角的正弦与折射角的正弦之比 叫这种介质的绝对折射率。简称折射率。 用 n 表示, n ?
sin ?1 sin ? 2

介质的折射率 n 与光在其中传播速度有关: n ?

c . v

七、教学反思 1、 我们要学生科学探究就要让学生自己去思考,自己去参与,通过动手和动脑体验问题解 决的过程,只有这样才有利于学生知识的获得与构建。在讲课时要突出学生的主体作用,但是 老师主导作用还是不可少的,学生自己是很难去发现折射率与入射角折射角之间的关系,老师 的引导作用还是很关键。 2、教师应了解学生在学习每课时可能会出现哪些困难,并积极的思考用何种教学方法能 够让学生轻松的解决这些困难。 3、自然界的折射现象是无法在实验室或教师内进行的,这时借助多媒体将网上资源的图 片融入自制的课件中运用于课堂教学,直观形象揭示光的折射产生错觉的原因。 把自然界中光 的折射的奇妙现象用图片展示给学生,使学生对折射的理解更深刻。


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